Введение
Клонирование
Клони?рование (англ. cloning от др.-греч. ???? - «веточка, побег, отпрыск») - в самом общем значении - точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования (каждый по отдельности и вся их совокупность) называются клоном.
КЛОНИРОВАНИЕ , воспроизведение генетически однородных организмов (клеток) путём бесполого (вегетативного) размножения. При клонировании исходный организм (или клетка) служит родоначальником клона – ряда организмов (клеток), повторяющих из поколения в поколение и генотип , и все признаки родоначальника. Таким образом, сущность клонирования заключается в повторении одной и той же генетической информации. В основе точного копирования генетического материала (и организма в целом) у эукариотических клеток лежит митоз (у бактерий – простое деление). В многоклеточном организме, зародившемся в результате полового процесса, все клетки, несмотря на их различия и специализацию, представляют собой клон, развившийся из оплодотворённой яйцеклетки. Однако такой организм-клон и генетически, и своими признаками будет отличаться от родительских организмов.
Термины клон , первоначально слово клон стали употреблять для группы растений (например, фруктовых деревьев), полученных от одного растения-производителя вегетативным (не семенным) способом. Эти растения-потомки в точности повторяли качества своего прародителя и служили основанием для выведения нового сорта (в случае полезности их свойств для садоводства). Позже клоном стали называть не только всю такую группу, но и каждое отдельное растение в ней (кроме первого), а получение таких потомков - клонированием.
Со временем значение термина расширилось и его стали употреблять при выращивании культур бактерий.
Успехи биологии показали, что и у растений, и у бактерий сходство потомков с организмом-производителем обусловливается генетической идентичностью всех членов клона. Тогда уже термин клонирование стали употреблять для обозначения производства любых линий организмов, идентичных данному и являющихся его потомками.
Позже название клонирование было перенесено и на саму технологию получения идентичных организмов, известную как замещение ядра, а потом также и на все организмы, полученные по такой технологии, от первых головастиков до овцы Долли.
И уже в конце 1990-х годов XX века, подразумевая возможность применения той же технологии для получения генетически идентичных человеческих индивидов, заговорили и о клонировании человека. Термин перестал быть достоянием научной общественности, его подхватили СМИ, киноискусство, литература, производители компьютерных игр, и он вошёл в язык как общеупотребительное слово, уже не имеющее того специального значения, которым он обладал около ста лет назад.
Следует иметь в виду, что точное воспроизведение животного или растения как при естественном, так и при искусственном клонировании невозможно. Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, эпигенетических изменений наследственного материала, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза.
Клонирование, в биологии - метод получения нескольких генетически идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения.
Клонирование бактерий
Для бактерий клонирование является единственным способом размножения. Однако обычно, когда говорят о клонировании бактерий, имеют в виду намеренное размножение какой-то бактерии, выращивание её клона, культуры.
Естественное клонирование (в природе) у сложных организмов.
Клонирование широко распространено в природе у различных организмов. У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного размножения. У животных клонирование происходит при амейотическом партеногенезе и различных формах полиэмбрионии. Так, среди позвоночных известны клонально размножающиеся виды ящериц, состоящие из одних партеногенетических самок. У человека естественные клоны - монозиготные близнецы. У некоторых видов броненосцев в норме рождается от четырёх до девяти монозиготных близнецов. Широко распространено клональное размножение среди ракообразных и насекомых. Уникальный вариант естественного клонирования открыт недавно у муравьёв - малого огненного муравья (Wasmannia auropunctata), самцы и самки которого клонируются независимо, так что генофонды двух полов не смешиваются. У этого вида рабочие особи развиваются из оплодотворенных яиц, матки - из неоплодотворенных диплоидных яиц. В некоторых яйцах, оплодотворенных самцами, все хромосомы матери разрушаются, и из таких гаплоидных яиц развиваются самцы.
Молекулярное клонирование.
Благодаря фундаментальным биологическим открытиям XIX-го - XX-го веков, а именно: открытию клеточного строения тканей, изобретению электронного микроскопа, открытию структуры клеточного ядра, хромосом, ДНК, генов, - стало возможным то, что ныне носит название молекулярного клонирования. Это технология клонирования наименьших биологических объектов - молекул ДНК, их частей и даже отдельных генов. Для молекулярного клонирования ДНК (обычно тем или иным способом измененную) вводят в вектор (например, бактериальную плазмиду или геном бактериофага). Размножаясь, бактерии и фаги многократно увеличивают и количество введенной ДНК, в точности сохраняя её структуру. Чтобы затем выделить большое количество такой ДНК, необходимо отделить бактерии или фаги, которые её содержат, от всех остальных, для чего и применяют клонирование, то есть выделение и размножение бактериального или фагового клона, содержащего необходимые молекулы ДНК. Для облегчения селекции бактериальных клонов в плазмиды обычно вводят ген резистентности к антибиотику, чаще всего ампициллину, в присутствии которого погибают все бактерии, не имеющие клонируемой плазмиды. Такое клонирование необходимо для изучения биологических молекул, их идентификации, решения вопросов клонирования тканей и др.
Клонирование многоклеточных организмов
Наибольшее внимание учёных и общественности привлекает клонирование многоклеточных организмов, которое стало возможным благодаря успехам генной инженерии. Создавая особые условия и вмешиваясь в структуру ядра клетки, специалисты заставляют её развиваться в нужную ткань или даже в целый организм. Допускается принципиальная возможность воспроизведения даже умершего организма, при условии сохранения его генетического материала.
Различают полное (репродуктивное) и частичное клонирование организмов. При полном воссоздаётся весь организм целиком, при частичном - организм воссоздаётся не полностью (например, лишь те или иные его ткани).
Репродуктивное клонирование предполагает, что в результате получается целый организм. Кроме научных целей оно может применяться для восстановления исчезнувших видов или сохранения редких видов.
Одно из перспективных применений клонирования тканей - клеточная терапия в медицине. Такие ткани, полученные из стволовых клеток пациента, могли бы компенсировать недостаток и дефекты собственных тканей организма и не отторгаться при трансплантации. Это так называемое терапевтическое клонирование.
Терапевти?ческое клони?рование предполагает, что в результате намеренно не получается целого организма. Его развитие останавливают заранее, а получившиеся эмбриональные стволовые клетки используют для получения нужных тканей или других биологических продуктов. Эксперименты показывают, что терапевтическое клонирование может быть с успехом применено для лечения некоторых заболеваний, считавшихся неизлечимыми.
Клонирование животных и растений
Создать животных и растения с заданными качествами всегда было чем-то чрезвычайно заманчивым потому, что это означало создать организмы уникальнейшие и нужнейшие, устойчивые к болезням, климатическим условиям, дающие достаточный приплод, необходимое количество мяса, молока, плодов, овощей и прочих продуктов. Использование технологии клонирования предполагает уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичные организмы, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и прикладных задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. В частности, использование клонирования могло бы способствовать изучению проблемы тотипотентности дифференциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток. Благодаря технологии клонирования предполагается появление ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с исключительными производственными показателями. В сочетании с трансгенозом клонирование животных открывает дополнительные возможности для производства ценных биологически активных белков для лечения различных заболеваний животных и человека. Клонирование животных возможно позволит проводить испытания медицинских препаратов на идентичных организмах.
Клонирование растений
Клонирование растений (более общеупотребимы термины культуры тканей in vitro, клональное микроразмножение растений) осуществляется путем регенерации целого растения из каллуса путем изменения пропорционального соотношений цитокининов и ауксинов в питательной среде. Для получения первичного каллуса можно использовать любые клетки и ткани растения (кроме находящихся в премортальном состоянии) ввиду того, что клетки растений способны к дедифференциации при определенных концентрациях фитогормонов в питательной среде. Но чаще используют для этой цели клетки меристемы ввиду их малой степени дифференциации. В питательную среду для каллусообразования обязательно входят ауксин (для дедифференциации клеток) и цитокинин (для индукции клеточных делений). после получения каллусной культуры каллус можно разделить и каждую часть использовать для регенерации целых растений. Так как каллус является бесформенной недифференцированной клеточной массой, то для регенерации растения необходимо индуцировать морфогенез путем изменения концентраций фитогормонов в среде. Клонирование растений позволяет получать безвирусный посадочный материал (при использовании апикальной меристемы как источника клеток), быстрого размножения растений в больших масштабах (в том числе редких и исчезающих), клонирование из пыльников и последующее восстановление диплоидности позволяет получить гомозиготные по всем генам растения, которые можно использовать в дальнейшей селекции. Также можно культивировать на искусственных питательных средах протопласты растений, из которых в некоторых случаях можно регенерировать целые растения (протопласты удобны для трансгенеза ввиду отсутствия у них клеточной стенки и возможности слияния с другими клетками.
Предыстория
В начале пути
1826 - Открытие яйцеклетки млекопитающих русским эмбриологом Карлом Бэром
1883 - Открытие сущности оплодотворения (слияния пронуклеусов) немецким цитологом Оскаром Гертвигом.
1943 - Журнал Science сообщил об успешном оплодотворении яйцеклетки «в пробирке».
1962 - Профессор зоологии Оксфордского университета Джон Гордон клонирует шпорцевых лягушек (более доказательные опыты - 1970).
1978 - Рождение в Англии Луизы Браун, первого ребёнка «из пробирки».
1987 - В СССР в лаборатории Бориса Николаевича Вепринцева (Л. М. Чайлахян и др.) впервые из клетки эмбриона клонирована мышь
1985 - 4 января в одной из клиник северного Лондона родилась девочка у миссис Коттон - первой в мире суррогатной матери (зачата не из яйцеклетки миссис Коттон).
1987 - Специалисты Университета имени Дж. Вашингтона, использовавшие специальный фермент, сумели разделить клетки человеческого зародыша и клонировать их до стадии тридцати двух клеток (бластомеров).
Клонирование амфибий (Дж. Гордон)
Первые успешные опыты по клонированию животных были проведены в 1960-е годы английским эмбриологом Дж. Гордоном (J. Gordon) в экспериментах на шпорцевой лягушке. В этих первых опытах для пересадки использовались ядра клеток кишечника головастиков. Они были подвергнуты критике, так как в кишечнике головастиков могли сохраниться первичные половые клетки. В 1970 г удалось провести опыты, в которых замена ядра яйцеклетки на генетически помеченное ядро из соматической клетки взрослой лягушки привела к появлению головастиков и взрослых лягушек. Это показало, что техника трансплантации ядер из соматических клеток взрослых организмов в энуклеированные (лишенные ядра) ооциты позволяет получать генетические копии организма, послужившего донором ядер дифференциированных клеток. Результат эксперимента стал основанием для вывода об обратимости эмбриональной дифференцировки генома по крайней мере у земноводных.
Клонирование млекопитающих
Долли - самка овцы, первое млекопитающее, успешно клонированное из клетки другого взрослого существа.
Клонирование млекопитающих возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo. Клонирование взрослых животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери. Однако долгое время все попытки применить описанный выше метод для клонирования млекопитающих были безуспешными. Первое успешное клонирование млекопитающего (домовой мыши) осуществили советские исследователи в 1987 г. Они использовали метод электропорации для слияния энуклеированной зиготы и клетки эмбриона мыши с ядром.
Значительный вклад в решение этой проблемы был сделан шотландской группой исследователей из Рослинского института и компании «PPL Therapeuticus» (Шотландия) под руководством Яна Вильмута (Wilmut). В 1996 году появились их публикации по успешному рождению ягнят в результате трансплантации ядер, полученных из фибробластов плода овцы, в энуклеированные ооциты. В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли - первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы. В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию различных млекопитающих с использованием ядер, взятых из взрослых соматических клеток животных (мышь, коза, свинья, корова), а также взятых у мёртвых, замороженныхна несколько лет, животных. Появление технологии клонирования животных вызвало не только большой научный интерес, но и привлекло внимание крупного бизнеса во многих странах. Подобные работы ведутся и в России, но целенаправленной программы исследований не существует. В целом технология клонирования животных ещё находится в стадия развития. У большого числа полученных таким образом организмов наблюдаются различные патологии, приводящие к внутриутробной гибели или гибели сразу после рождения, хотя при клонировании овец в 2007 году выжил каждый 5-й эмбрион (в случае в Долли - понадобилось 277).
В 2004 году американцы начали коммерческое клонирование кошек, а в апреле 2008 года Южнокорейские таможенники приступили к дрессировке семи щенков, клонированных из соматических клеткок лучшего корейского розыскного пса породы канадский лабрадор-ретривер. По мнению южнокорейских ученых, 90 % клонированных щенков будут удовлетворять требованиям для работы на таможне, тогда как лишь менее 30 % обычных щенков проходят тесты на профпригодность.
Клонирование без использования пересадки ядер
В 2009 году была опубликована работа, в которой с помощью метода тетраплоидной комплементации впервые было показано, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) могут давать полноценный организм, в том числе и его клетки зародышевого пути . iPS, полученные из фибробластов кожи мышей с помощью трансформации с использованием ретровирусного вектора, в некотором проценте случаев дали здоровых взрослых мышей, которые были способны нормально размножаться. Таким образом, впервые были получены клонированные животные без примеси генетического материала яйцеклеток (при стандартной процедуре клонирования митохондриальная ДНК передается потомству от яйцеклетки реципиента).
Клонирование с целью воссоздания вымерших видов
Клонирование может быть использовано для воссоздания естественных популяций вымерших животных. Несмотря на наличие определённых проблем и трудностей, первые результаты в данном направлении уже имеются.
Клонирование испанского козерога
В Испании в 2009 г. родился клонированный детеныш вымершего подвида пиренейского горного козла букардо (Capra pyrenaica pyrenaica). Сообщение о клонировании появилось в январском номере журнала Theriogenology.
Несмотря на то, что созданный испанскими учеными клон вымершего животного прожил всего несколько минут, этот опыт уже признан первым в мире успешным экспериментом по воссозданию исчезнувшего подвида.
Данный подвид пиренейских козлов полностью исчез к 2000 году (причины вымирания точно не известны). Последний представитель вида, самка по имени Селия (Celia), погибла в 2000 году. Но до того (в 1999-м) Хосе Фольк (Jose Folch) из Исследовательского центра сельского хозяйства и технологий Арагона (CITA) взял у Селии несколько клеток кожи с целью анализа и сохранения в жидком азоте. Этот генетический материал был использован в первой попытке клонировать вымерший подвид.
Экспериментаторы переносили ДНК букардо в яйцеклетки домашней козы, лишенные собственного генетического материала. Полученные эмбрионы подсаживали суррогатным матерям - самкам других подвидов испанского козла или гибридных видов, полученных скрещиванием домашних и диких коз. Таким образом было создано 439 эмбрионов, 57 из которых были имплантированы в суррогатные матки. Всего семь операций закончилось беременностью и только одна коза, в конце концов, родила самку букардо, умершую спустя семь минут после рождения от проблем с дыхательной системой.
Несмотря на неудачное клонирование и смерть клонированного козлёнка, многие ученые полагают, что такой подход может быть единственным способом спасения видов, стоящих на грани вымирания. Это вселяет в ученых надежду на то, что подвергающиеся опасности и недавно вымершие виды можно будет воскресить с использованием замороженных тканей.
Клонирование бантенгов
В 2004 году на свет появилась пара бантенгов (диких быков, обитавших в Юго-Восточной Азии), клонированных из клеток животных, умерших более 20 лет назад. Два бантенга были клонированы из уникального «замороженного зоопарка» Сан-Диего, созданного ещё до того, как люди поняли, что клонирование вообще возможно. Произведшая клонирование американская компания Advanced Cell Technology сообщила, что в нём использовались клетки животных, которые умерли в 1980 году, не оставив потомства.
Бантенгов клонировали, перенеся их генетический материал в пустые яйцеклетки обычных домашних коров; из 16 зародышей до рождения дожили только два.
Императорский дятел
В последний раз императорского дятла видели в Мексике в 1958 году. С тех пор орнитологи пытаются найти следы этой популяции, но безуспешно. Около десяти лет назад появились даже слухи, что птица ещё живёт на планете, но и они не подтвердились.
Однако в музеях остались чучела птицы. Научный сотрудник Дарвиновского музея Игорь Фадеев считает, что если операцию по выделению ДНК провести со всеми чучелами, которые находятся в разных странах мира, то дятла можно будет воскресить. В разных музеях мира на сегодняшний день осталось лишь десять чучел императорского дятла.
Если проект увенчается успехом, то в недалеком будущем на нашей планете, возможно, вновь появится императорский дятел. В Государственном Дарвиновском музее уверены, что последние методы молекулярной биологии позволяют выделить и воспроизвести ДНК этих птиц.
Дронт
В июне 2006 года голландские учёные обнаружили на острове Маврикий хорошо сохранившиеся останки дронта - вымершей исторически недавно (в XVII веке) нелетающей птицы. Ранее наука не располагала останками птицы. Но теперь появилась определенная надежда на «воскрешение» этого представителя пернатых.
Клонирование гигантских птиц
Планы по клонированию исчезнувших гигантских птиц были поставлены под сомнение в результате исследований учёных Оксфордского университета. Выделив участки ДНК из останков вымерших птиц, учёные обнаружили, что их генетический материал настолько разрушен, что современная технология не позволяет провести полноценное клонирование. Цель научных работ состояла в возрождении вымерших несколько веков назад новозеландского страуса Моа, а также Мадагаскарского эпиорниса (птицы-слона).
Образцы ДНК были взяты из фрагментов тканей, сохранившихся в музеях. Однако учёные не смогли получить достаточную по своей длине цепочку ДНК, чтобы провести клонирование. Тем не менее, некоторые учёные считают, что в ближайшие годы будет разработана технология восстановления утраченных частей ДНК путем вшивания туда «заплат» из ДНК близкородственных видов.
Клонирование человека
Клони?рование челове?ка - действие, заключающееся в формировании и выращивании принципиально новых человеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего.
Технология
Пока технология клонирования человека не отработана. В настоящее время достоверно не зафиксировано ни одного случая клонирования человека. И здесь встаёт ряд как теоретических, так и технических вопросов. Однако, уже сегодня есть методы, позволяющие с большой долей уверенности говорить, что в главном вопрос технологии решён. Наиболее успешным из методов клонирования высших животных оказался метод «переноса ядра». Именно он был применён для клонирования овцы Долли в Великобритании, которая, как известно, прожила достаточное число лет, чтобы можно было говорить об успехе эксперимента. По мнению учёных, эта техника является лучшей из того, что мы имеем сегодня, чтобы приступить к непосредственной разработке методики клонирования человека. Более ограниченным и проблематичным выглядит метод партеногенеза, в котором индуцируется деление и рост неоплодотворённой яйцеклетки, даже если он будет реализован, то позволит говорить только об успехах в клонировании индивидов женского пола. Так называемая технология «расщепления» эмбриона, хотя и должна давать генетически идентичных между собой индивидов, не может обеспечить их идентичности с «родительским» организмом, и поэтому технологией клонирования в точном смысле слова не является и как возможный вариант не рассматривается.
Подходы к клонированию человека
Репродуктивное клонирование человека
Репродуктивное клони?рование человека - предполагает, что индивид, родившийся в результате клонирования, получает имя, гражданские права, образование, воспитание, словом - ведёт такую же жизнь, как и все «обычные» люди. Репродуктивное клонирование встречается со множеством этических, религиозных, юридических проблем, которые сегодня ещё не имеют очевидного решения. В некоторых государствах работы по репродуктивному клонированию запрещены на законодательном уровне.
Терапевтическое клонирование человека
Терапевти?ческое клони?рование челове?ка - предполагает, что развитие эмбриона останавливается в течение 14 дней, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток. Законодатели многих стран[уточнить] опасаются, что легализация терапевтического клонирования приведёт к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах (США, Великобритания) терапевтическое клонирование разрешено.
Препятствия клонированию
Технологические трудности и ограничения
Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания, а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей, как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов. Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую неидентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.
Социально-этический аспект
Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления неполноценных людей. А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.
Этико-религиозный аспект
С точки зрения основных мировых религий (христианство, ислам, иудаизм) клонирование человека является или проблематичным актом или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим у богословов чёткого обоснования той или иной позиции религиозных иерархов.
Ключевым моментом, который вызывает наибольшее неприятие, является здесь тот факт, что для получения клона одного человека необходимо убить находящийся на самой ранней стадии развития, но уже начавший формироваться эмбрион другого человеческого зародыша.
Точку зрения буддистов выразил Далай-лама XIV:
Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесет пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего
В то же время, некоторые нерелигиозные течения (раэлиты) активно поддерживают разработки по клонированию человека.
Отношение в обществе
Большинство аналитиков сходится в том, что клонирование в той или иной форме в определенной мере уже стало частью нашей жизни. Но прогнозы касательно клонирования человека высказываются достаточно осторожно.Ряд общественных организаций (Российское трансгуманистическое движение, WTA) выступает за снятие ограничений на терапевтическое клонирование.
Биологическая
безопасность
Обсуждаются вопросы
биологической безопасности клонирования
человека. Такие как: долгосрочная непредсказуемость
генетических изменений, опасность
утечки технологий клонирования в криминальные
или/и международные террористические
структуры.
Законодательство
о клонировании человека
В некоторых
государствах использование данных
технологий применительно к человеку
официально запрещено - Франция,
Германия, Япония. Эти запреты, однако,
не означают намерения законодателей
названных государств воздерживаться
от применения клонирования человека
в будущем, после детального изучения
молекулярных механизмов взаимодействия
цитоплазмы ооцита-реципиента и ядра
соматической клетки-донора, а также
совершенствования самой техники
клонирования.
1996-2001
Единственный
международный акт, устанавливающий
запрет клонирования человека, - Дополнительный
Протокол к Конвенции о защите прав человека
и человеческого достоинства в связи с
применением биологии и медицины, касающийся
запрещения клонирования человеческих
существ, который подписали 12 января 1998
г. 24 страны из 43 стран-членов Совета Европы
(сама Конвенция принята Комитетом министров
Совета Европы 19 ноября 1996 г.). 1 марта 2001
г. после ратификации 5 странами этот Протокол
вступил в силу.
2005
19 февраля 2005
г. Организация Объединённых Наций
призвала страны-члены ООН принять
законодательные акты, запрещающие
все формы клонирования, так как
они «противоречат достоинству
человека» и выступают против
«защиты человеческой жизни». Декларация
ООН о клонировании человека, принятая
резолюцией 59/280 Генеральной Ассамблеи
от 8 марта 2005 г., содержит призыв к государствам-членам
запретить все формы клонирования людей
в такой мере, в какой они несовместимы
с человеческим достоинством и защитой
человеческой жизни.
В ходе дискуссии
на уровне ООН рассматривалось несколько
вариантов декларации: Бельгия, Британия,
Япония, Южная Корея, Россия и ряд
других стран предлагали оставить вопрос
о терапевтическом клонировании
на усмотрение самих государств; Коста-Рика,
США, Испания и ряд других выступили за
полный запрет всех форм клонирования.
Уголовная
ответственность
В настоящее
время в мире активно развернулся
процесс криминализации клонирования
человека. В частности, такие составы включены
в новые уголовные кодексы Испании 1995
г., Сальвадора 1997 г., Колумбии 2000 г., Эстонии
2001 г., Мексики (федеральный округ) 2002 г.,
Молдовы 2002 г., Румынии 2004). В Словении соответствующая
поправка в УК внесена в 2002 г., в Словакии
- в 2003 г.
Во Франции
дополнения в Уголовный кодекс, предусматривающие
ответственность за клонирование, были
внесены в соответствии с Законом
о биоэтике от 6 августа 2004 г.
В некоторых
странах (Бразилия, Германия, Великобритания,
Япония) уголовная ответственность
за клонирование установлена специальными
законами. Так, например, Федеральный
закон ФРГ о защите эмбрионов
1990 г. называет преступлением создание
эмбриона, генетически идентичного
другому эмбриону, происходящему
от живого или мертвого лица.
и т.д.................
Клонирование - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных.
Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.
С развитием науки в обиход вошли такие понятия, как генная инженерия, клонирование. Сначала это было захватывающие путешествие, где человек мог фантазировать, придумывать возможности, которые откроет это направление науки. Это и исцеление всех болезней, и изменение растительного и животного мира. В последние годы, когда успехи в этой области стали налицо, появились первые результаты, люди неожиданно задумались о том, что не все так просто и красиво в этом явлении. Задумались и… испугались. Отсюда и множество поверий и мифов, освещающих это явление. Точная информация о последних достижениях тщательно засекречена, поэтому ползущие слухи питают людей. Распространены как мифы о клонированных и генетически модифицированных животных, так и вымыслы об искусственно измененных растениях.
Что же, попробуем с помощью уже имеющихся данных разобраться в том, что является правдой, а что - вымыслом. Конечно же, большинство данных утверждений справедливо для цивилизованного мира и стран. Действия в подпольных лабораториях стран третьего мира не поддаются контролю и объяснениям, однако они и ограничены по возможностям, ведь с мощью государственных программ им тяжело сравниться.
Технологии генной инженерии могут помочь только людям. На самом деле огромные деньги вкладываются в применение этих технологий для животных. В США выдано более 100 лицензий на применение продукции генной инженерии для животных. В основном это - биопрепараты, вакцины, а также средства диагностики. В эту область постоянно вкладываются деньги, ежегодно на исследования тратится более 400 миллионов долларов. Вообще во всем мире каждый год на лечение животных и поддержание их здоровья тратится около 18 миллиардов долларов, из них почти 3 миллиарда - это продукция, произведенная с помощью биотехнологий.
Клонирование и генная инженерия - дело далекого будущего. Казалось бы, первые образцы были получены совсем недавно - первое животное-клон, овечка Долли в 1997 году, а первые живые существа, в которых был внедрен посторонний ген в 2004 году. Ими стали декоративные рыбки Глоуфиш, которые вобрали в себя ген морского анемона и получили возможность флюоресцировать красным светом. Технологии и возможности так стремительно развиваются, что организации, занимающиеся этим бизнесом, вовсю стали получать коммерческие заказы. В конце 2004 года хозяйке был возвращен клон недавно умершего любимого кота. И если стоимость такого нового любимца достигла 50 тысячи долларов, то покупка таких необычных рыбок вполне доступна любому. Крупные компании, занимающие биотехнологиями, успешно клонировали уже сотни голов крупного рогатого скота, однако пока на рынке нет ни их мяса, ни молока. А вообще в лабораториях уже успешно клонированы и крысы, и лошади, и кролики, и свиньи.
Домашним животным биотехнологии не нужны. Собаки и кошки получают произведенные с помощью биотехнологий вакцины, которые намного эффективнее обычных. С помощью генной терапии восстанавливается зрение у больных животных, а также излечиваются различные злокачественные опухоли и рак костей. Предлагается даже изучать (секвенировать) ДНК особо чистокровных животных для выявления полезных генов. Для одомашненных животных ученые постоянно разрабатывают все новые технологии, которые направлены на улучшение здоровья животных, увеличение их производительности. С помощью генетически модифицированного корма, который легкоусвояем и более питателен, добивается снижение затрат на содержание животных. Когда-то и искусственное осеменение казалось недопустимым, новые же технологии вскоре станут привычными, помогут улучшить породу животных, снизить риски наследственных заболеваний, укрепить общее здоровье скота.
Генная инженерия явилась причиной последних страшных эпидемий, таких как птичий грипп, коровье бешенство и другие. Эти заболевания никак не связаны с этой наукой. Наоборот, биотехнологи всего мира борются против страшных эпидемий, разрабатывая все новые вакцины. Например, в Южной Корее выведена порода коров, в организме которой не образуется белок, являющийся причиной коровьего бешенства. С помощью генных технологий ученые пытаются контролировать деятельность москитов, которые переносят малярию и другие заболевания.
Пересадка органов животных к человеку - всего лишь вымысел. Дело в том, что такая идея носится в воздухе достаточно давно. Первые серьезные эксперименты проводились еще в 80-х годах, в одной американской клинике пациенту попытались пересадить сердце обезьяны-бабуина. Однако орган проработал всего 20 минут. Наиболее близким по генному набору к человеку является свинья, поэтому ее органы успешно используются врачами для лечения людей. Сердечные клапаны этих животных пересаживают человеку, а кожу пересаживают на место обожженной. В нескольких странах пытаются создать генетически модифицированных свиней, чьи органы вообще не будут отторгаться человеческим организмом.
Известный клон - овечка Долли много болела и умерла преждевременно. Действительно, овца-знаменитость прожила чуть меньше, чем в среднем живут ее соплеменники. Причиной ее смерти стало заболевание легких, которое обычно возникает у пожилых особей. Однако нет причин считать ее смерть преждевременным старением, так как у особей, постоянно находящихся в замкнутом помещении риск такого заболевания возрастает. Долли же, в целях безопасности, практически не паслась на свежем воздухе. Отклонения в структуре хромосом были обнаружены лишь на одном из первых исследовании и в дальнейшем не подтвердились. Так что можно считать, что смерть Долли наступила от вполне естественных причин.
Животные лишь инструмент для тестирования новых биотехнологий. На самом деле технологии призваны улучшать здоровье домашних питомцев. Разрабатываются и активно вводятся в ветеринарию новые вакцины, к примеру, от бешенства. Стало гораздо легче выявлять многие заболевания на ранних стадиях, такие как кошачий СПИД. Для сельскохозяйственных животных новые разработки помогут увеличить поголовье, снизить риски генетических заболеваний. Ученые уже вывели породу коров, которые не заболевают маститом. Для диких видов проводятся работы по искусственному оплодотворению и выращиванию в пробирке эмбрионов, что позволит сохранить редкие и исчезающие виды.
Клоны все-таки отличаются от обычных животных. Ученых также заинтересовал этот вопрос, и были проведены специальные исследования, которые анализировали все аспекты деятельности животных - поведение, питание, физиологические процессы. Результаты показали, что никакой разницы по сравнению с обычными животными нет.
Клонирование никоим образом не касается диких животных. Ученые с успехом используют клонирование для сохранения исчезающих видов животных. В последние годы успешно клонированы исчезающие европейские муфлоны, быки гауры и бантенги. Клонированный образец последнего даже живет в зоопарке Сан-Диего. Многие зоопарки, не в силах пока воссоздать живые образцы животных, поэтому они создают криобанки, в которых хранятся образцы яйцеклеток и тканей исчезающих видов животных и птиц.
Продукты питания, полученные от генномодифицированных или клонированных животных - вредны. Животные, взращенные с помощью биотехнологий, отличаются от обычных животных только в лучшую сторону - и это факт. Дело в том, что люди тысячелетиями занимались выведением новых, улучшенных пород неосознанно и сравнительно недавно стали использовать генетику. При этом ученые контролируют процесс и следят за результатами куда тщательнее, чем обычный фермер, хотя бы по причине стоимости выведения одного животного. После рождения за его развитием начинают тщательно наблюдать диетологи и ветеринары. Сельскохозяйственные институты контроля тщательно наблюдают за учреждениями, которые занимаются выведением "искусственных" животных. Проведенные разными учеными в разных странах исследования развенчали миф о вреде мяса и молока клонированных животных, никакой разницы по сравнению с продуктами обычных животных обнаружено не было.
Показатели смертности при рождении у клонированных животных гораздо выше, чем у обычных. Это утверждение действительно верно, многие искусственные эмбрионы являются нежизнеспособными, а смертность при родах действительно высока. Но и при обычном выведении животных для разведения оставляют немногих, которые соответствуют заданным параметра селекционеров, остальные же, являясь, как ни грустно, побочным продуктом, умерщвляются.
Обычные животные меньше болеют, чем клоны. Это миф, так как исследования многих серьезных институтов (например, Национальная академия наук США) на протяжении почти десяти лет показали, что у клонированных животных никаких значимых отклонений от здоровья обычных особей нет.
Попадание генномодифицированных животных в естественные природные условия может быть опасно для окружающей среды. Эксперименты по генной модификации применяются исключительно к домашним и сельскохозяйственным животным. Поэтому вероятность их попаданию в дикую среду мала. Однако если вдруг необычная кошка или корова убегут от человека, то для дикой природы они не представляют никакой опасности. Для начала, следует отметить тот факт, что искусственные гибриды слабо приспособлены для жизни в естественной среде, шансов на выживание у их потомков будет крайне мало. Вызывают опасения рыбы, которые растут, чуть ли не в 10 раз быстрее своих обычных сородичей, однако и еды им надо гораздо больше, что в естественной среде, в битве за выживание осуществить им будет невозможно. Поэтому можно сказать, что природа сама защитит себя от незванных гостей.
Все исследования и эксперименты - череда издевательств над животными. Группы активистов требуют прекратить опыты над животными и задействовать компьютерные модели. На самом деле за животными-клонами и особями, используемых для экспериментов, следят особо тщательно, за ними ухаживают с особой заботой и они ни в чем не нуждаются, да и компьютерные модели не могут предоставить полной картины. Опять же, государственные органы тщательно проверяют исследовательские учреждения. Однако активисты проводят агрессивную политику, вплоть до избиения ученых и преследования их семей, что вынудило ФБР рассматривать их действия как террористические угрозы. В борьбе за права животных, которые ничуть не ущемляются, люди готовы идти на прямое нарушение прав своих сограждан! В США государство встает на защиту биомедицинских исследований, жестко карая тех, кто незаконными методами препятствует этому.
Клон является точной копией прародителя и может занять его место. Этот миф подразумевает создание клонов животных или людей, абсолютно того же возраста, внешности и характера. Многих пугает, что клон может посягнуть на место своего прародителя! Однако такие возможности существуют лишь в фантастических сюжетах.
С помощью людей-клонов можно будет выращивать нужных специалистов. Фантазия рисует многим выращивание армий сантехников или армий обученных военных. Опровергая этот миф можно заметить, что, во-первых, клонирование лишь воспроизводит набор генов, а профессиональные навыки являются приобретенными и по наследству никак не передаются, поэтому их невозможно "запрограммировать". Во-вторых, не забывайте, что клон не является чьим-то рабом - это самостоятельная личность с правами обычного человека. Кто может заставить его быть тем, кем он не хочет? Закон защитит права такого человека. Ну и самый главный довод - экономический. Стоимость клонирования человека все еще высока, поэтому, даже с учетом отработки и усовершенствования технологии, производство большого числа клонов с целью определенной их специализации попросту невыгодна.
В процессе клонирования из обычной клетки человека выделяется ядро, которое переносится в женскую яйцеклетку, в котором ядро заранее удалено. Далее такая клетка помещается в питательную среду, где она начинает делиться, со временем появляется зародыш, который в случае с человеком вынашивается в течение 9 месяцев. После рождения клон, как и обычный человек, пройдет все этапы жизни - рост и развитие. Полученная личность будет отличаться от прародителя практически всем - возрастом, характером, привычками и даже отпечатками пальцев, даже внешность будет немного отличаться, ведь даже однояйцовые близнецы отличаются друг от друга. Большое влияние на развитие клона будет оказывать обстановка, в которой тот будет расти, воспитываться.
Тело человека, каким бы совершенным оно не было, имеет свойство стареть. Можно ли вырастить идентичное тело на замену старому и переселить в него свой мозг? Об этом мечтали люди и писали фантасты на протяжении многих лет. Клонировать можно не только человека (да и вообще это не этично, хоть и возможно), но также животное, даже давно вымершее. Эти и другие цели стоят в приоритете перед генной инженерией. Клонирование - один из краеугольных камней будущего, за которыми нас ждут великие свершения в науке и технике.
Только вдумайтесь - со дня рождения клонированной овечки Долли в 1996 году прошло более двадцати лет! уже давно превратилось из фантастики в реальность и в мире уже существует множество биотехнологических компаний, предоставляющих такую необычную услугу. Как правило, их клиентами являются любители домашних животных, которые хотят видеть своих любимцев даже после их смерти. Одной из таких компаний является китайская Sinogene Biotechnology, в лаборатории которой недавно родился клонированный котенок по кличке Чеснок. Биологи берут за работу довольно большие деньги, но это того стоит.
Когда Барбара Стрейзанд рассказала журналу Variety, что клонировала свою собаку за 50 000 долларов, многие впервые узнали, что копирование домашних любимцев и других животных - это реально. Да-да, вы не ошиблись: вы можете заплатить за клонирование собаки, лошади или любимого бычка и получить живую копию через пару месяцев. , от которой у меня до сих пор мурашки по коже, пойдет про Монни Маст, фотографа из Мичигана, которая оплатила клонирование Билли Бина, лабрадора-ретривера, принадлежавшего ее старшей дочери Мие.
В связи с успехами которой и вошли в общее употребление. На 2016 год нет документально подтверждённых свидетельств того, что кому-то удалось создать клон человека .
Технология
Наиболее успешным из методов клонирования высших животных [что? ] оказался метод «переноса ядра» . Именно он был применён для клонирования овцы Долли в Шотландии , которая прожила шесть с половиной лет и оставила после себя 6 ягнят.
Однако, через какое-то время в Independent вышло опровержение этого эксперимента со ссылкой на Nature Genetics, которые одними из первых сообщили об успешном клонировании овцы [ ] . Фактически овечка Долли имела геном двух матерей, что противоречит определению клонирования [ ] , так же она имела уже сильно выработанный Предел Хейфлика , с этим связана ее относительно короткая жизнь. [ ]
Терапевтическое клонирование человека
Терапевти́ческое клони́рование челове́ка - предполагает, что развитие эмбриона останавливается в течение 14 [ ] дней, а сам эмбрион используется как продукт для получения стволовых клеток . Законодатели многих стран [ ] опасаются, что легализация терапевтического клонирования приведёт к его переходу в репродуктивное. Однако в некоторых странах (США , Великобритания) терапевтическое клонирование разрешено.
Препятствия клонированию
Технологические трудности и ограничения
Самым принципиальным ограничением является невозможность повторения сознания , а это значит, что речь не может идти о полной идентичности личностей , как это показывается в некоторых кинофильмах, но только об условной идентичности, мера и граница которой ещё подлежит исследованию, но для опоры за базис берётся идентичность однояйцевых близнецов . Невозможность достичь стопроцентной чистоты опыта обуславливает некоторую не идентичность клонов, по этой причине снижается практическая ценность клонирования.
Социально-этический аспект
Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления неполноценных людей. А также вопросы отцовства, материнства, наследования, брака и многие другие.
Этико-религиозный аспект
С точки зрения основных мировых религий (христианство , ислам , буддизм) клонирование человека является или проблематичным актом или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим у богословов чёткого обоснования той или иной позиции религиозных иерархов .
Ключевым моментом, который вызывает наибольшее неприятие, является цель клонирования - искусственное создание жизни противоестественным способом, что является попыткой переделать механизмы, с точки зрения религии, созданные Богом.
Также важным отрицательным моментом является создание человека лишь для немедленного умерщвления при терапевтическом клонировании, и практически неизбежное при современных методиках создание сразу нескольких идентичных клонов (как и при ЭКО), которые практически всегда убиваются.
Что касается клонирования, то, как научный эксперимент, оно имеет смысл, если принесёт пользу конкретному человеку, но если применять его сплошь и рядом, в этом нет ничего хорошего
В то же время, некоторые нерелигиозные течения (раэлиты) активно поддерживают разработки по клонированию человека. [ ]
Биологическая безопасность
Обсуждаются вопросы биологической безопасности клонирования человека, в частности, долгосрочная непредсказуемость генетических изменений.
Законодательство о клонировании человека
1996-2001
Единственный международный акт, устанавливающий запрет клонирования человека, - Дополнительный Протокол к Конвенции о защите прав человека и человеческого достоинства в связи с применением биологии и медицины, касающийся запрещения клонирования человеческих существ, который подписали 12 января 1998 г. 24 страны из 43 стран-членов Совета Европы (сама Конвенция принята Комитетом министров Совета Европы 4 апреля 1997 г.). 1 марта 2001 г. после ратификации 5 странами этот Протокол вступил в силу.
2005
19 февраля 2005 г. Организация Объединённых Наций призвала страны-члены ООН принять законодательные акты, запрещающие все формы клонирования, так как они «противоречат достоинству человека» и выступают против «защиты человеческой жизни». Декларация ООН о клонировании человека , принятая резолюцией 59/280 Генеральной Ассамблеи от 8 марта 2005 г., содержит призыв к государствам-членам запретить все формы клонирования людей в такой мере, в какой они несовместимы с человеческим достоинством и защитой человеческой жизни.
В ходе дискуссии на уровне ООН рассматривалось несколько вариантов декларации: Бельгия, Британия, Япония, Южная Корея, Россия и ряд других стран предлагали оставить вопрос о терапевтическом клонировании на усмотрение самих государств; Коста-Рика, США, Испания и ряд других выступили за полный запрет всех форм клонирования .
Уголовная ответственность
В настоящее время в мире активно развернулся процесс криминализации клонирования человека. В частности, такие составы включены в новые уголовные кодексы Испании 1995 г., Сальвадора 1997 г., Колумбии 2000 г., Эстонии 2001 г., Мексики (федеральный округ) 2002 г., Молдовы 2002 г., Румынии 2004. В Словении соответствующая поправка в УК внесена в 2002 г., в Словакии - в 2003 г.
Во Франции дополнения в Уголовный кодекс, предусматривающие ответственность за клонирование, были внесены в соответствии с Законом о биоэтике от 6 августа 2004 г.
В некоторых странах (Бразилия, Германия, Великобритания, Япония) уголовная ответственность за клонирование установлена специальными законами. Так, например, Федеральный закон ФРГ о защите эмбрионов 1990 г. называет преступлением создание эмбриона, генетически идентичного другому эмбриону, происходящему от живого или мертвого лица.
В Великобритании соответствующие уголовные нормы содержит Закон о репродуктивном клонировании человека 2001 г. (Human Reproductive Cloning Act 2001), который предусматривает санкцию в виде 10 лет лишения свободы. При этом терапевтическое клонирование человека разрешено.
В США запрет на клонирование впервые был введен ещё в 1980 г. В 2003 г. Палата представителей Конгресса США приняла закон (Human Cloning Prohibition Act of 2003), по которому клонирование, нацеленное как на размножение, так и на медицинские исследования и лечение, рассматривается как преступление с возможным 10-летним тюремным заключением и штрафом в 1 млн долларов. В январе 2009 года запрет на терапевтическое клонирование был снят .
В Японии парламентом 29 ноября 2000 г. был принят «Закон, регулирующий применение технологии клонирования человека и других сходных технологий», содержащий уголовные санкции.
Клонирование человека в России
Хотя Россия и не участвует в вышеуказанных Конвенции и Протоколе, она не осталась в стороне от мировых тенденций, ответив на вызов времени принятием Федерального закона «О временном запрете на клонирование человека» от 20 мая 2002 г. № 54-ФЗ.
Как было указано в его преамбуле, закон вводил запрет на клонирование человека, исходя из принципов уважения человека, признания ценности личности, необходимости защиты прав и свобод человека и учитывая недостаточно изученные биологические и социальные последствия клонирования человека. С учетом перспективы использования имеющихся и разрабатываемых технологий клонирования организмов, предусматривается возможность продления запрета на клонирование человека или его отмены по мере накопления научных знаний в данной области, определения моральных, социальных и этических норм при использовании технологий клонирования человека.
Под клонированием человека в Законе понимается «создание человека, генетически идентичного другому живому или умершему человеку, путём переноса в лишенную ядра женскую половую клетку ядра соматической клетки человека», то есть речь идет только о репродуктивном, а не терапевтическом клонировании.
Согласно ст. 4 Закона, лица, виновные в его нарушении, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Согласно ст. 1 Закона, временный запрет вводился на пять лет, который истёк в июне 2007 года, и в последующие два года вопрос клонирования человека никак не регулировался российским законодательством. Однако в конце марта 2010 г. запрет на клонирование человека в России был продлён путём принятия в ст. 1 Закона поправки, продлевающую запрет на клонирование человека на неопределенный срок - до вступления в силу закона, устанавливающего порядок применения биотехнологий в этой области.
Причина запрета указывается в пояснительной записке к законопроекту: «Клонирование человека встречается с множеством юридических, этических и религиозных проблем, которые на сегодняшний день ещё не имеют очевидного разрешения».
В новой редакции статьи оговорено, что запрет не распространяется на клонирование организмов в иных целях.
Некоторые политические деятели выразили сожаление по поводу продления запрета на клонирование человека. В частности, депутат Госдумы Владимир Жириновский заявил :
Обязательно будем добиваться, чтобы снять запреты на клонирование людей - это нужно для экономики, для демографии, для семьи, для традиций, это только польза, тут вреда никакого нет.
Идентичность клонов
Вопреки распространённому заблуждению, клон, как правило, не является полной копией оригинала, так как при клонировании копируется только генотип , а фенотип не копируется.
Более того, даже при развитии в одинаковых условиях клонированные организмы не будут полностью идентичными, так как существуют случайные отклонения в развитии. Это доказывает пример естественных клонов человека - монозиготных близнецов , которые обычно развиваются в весьма сходных условиях. Родители и друзья могут различать их по расположению родинок, небольшим различиям в чертах лица, голосу и другим признакам. Они не имеют идентичного ветвления кровеносных сосудов, также далеко не полностью идентичны их папиллярные линии . Хотя конкордантность многих признаков (в том числе связанных с интеллектом и чертами характера) у монозиготных близнецов обычно гораздо выше, чем у дизиготных, она далеко не всегда стопроцентная.
Содержание статьи
КЛОНИРОВАНИЕ, в биологии – метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных. Однако сейчас термин «клонирование» обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.
ДНК.
ДНК упакована в хромосомах, которых в клетке бывает от одной у некоторых одноклеточных до нескольких десятков у высших растений и животных. Генетического материала, находящегося всего в одной хромосоме крошечного одноклеточного существа вроде амебы, достаточно для осуществления всех его жизненных функций. Однако сложно устроенному животному для этого необходимо примерно 100 000 различных генов.
Прокариоты.
Эукариоты и многоклеточные животные.
Эукариоты характеризуются тем, что их клетки обладают многочисленными органеллами и ядром, в котором заключены хромосомы, т.е. ДНК. Некоторые из этих организмов – одноклеточные, но в большинстве случаев это многоклеточные формы, состоящие из многих различных по структуре и функциям эукариотных клеток. Некоторые простейшие, например амебы и парамеции, способны быстро размножаться путем деления надвое.
У многоклеточных животных произошла специализация клеток и сформировались половые клетки (гаметы), предназначенные для полового размножения. У низкоорганизованных многоклеточных встречается как половое, так и бесполое размножение. С усложнением и увеличением подвижности животных половое размножение стало преобладать. Оно обеспечивает сочетание в потомстве признаков обоих родителей, т.е. исключает образование клонов.
Партеногенез.
Размножение растений и получение рассады.
У растений известны различные формы бесполого размножения, обычно называемого вегетативным. Самостоятельный организм может развиться у них из частей листьев, стеблей и корней. Если эти части получены от одного растения, то образуется клон. Для вегетативного размножения у многих видов используются специальные структуры, к которым относятся, например, подземные корневища у золотой розги, надземные столоны («усы») у земляники, луковицы у чеснока, клубни у картофеля и клубнелуковицы у гладиолусов. Таким способом размножают не только травянистые, но и многие древесно-кустарниковые виды. К относительно новым методам коммерческого клонирования некоторых растений относится выращивание их из культуры ткани.
Среди сельскохозяйственных культур вегетативно размножают, например, бананы, ананасы, виноград и землянику. Особый способ клонирования, называемый прививкой, применяют в случае плодовых деревьев, в частности пекана, яблони и персика. Черенки, вырезанные из ветвей ценного в хозяйственном отношении экземпляра (привои), приращивают к укорененным растениям (подвоям) того же вида, а иногда и другого – близкого таксономически. Привой нормально растет и приносит плоды, не уступающие по качеству тем, что развиваются на материнском дереве.
Лабораторное клонирование антител.
Все позвоночные для защиты от инфекций вырабатывают особые белки – антитела. Разработаны методы их клонирования, позволяющие получать большие количества идентичных молекул. Произведенные таким образом антитела называются моноклональными. Эти высокоспецифичные вещества используются для определения концентрации ряда белков в жидкостях тела, например белковых гормонов, или для выявления раковых клеток (и возможного воздействия на них), что очень важно в научных исследованиях, а кроме того, является относительно недорогим методом диагностики некоторых заболеваний.
Клонирование генов.
Становится известно все больше специфических генов, связанных с развитием определенных болезней. Эти гены научились выделять из организма и присоединять к ним соответствующие промоторы, т.е. участки ДНК, управляющие их работой. Получаемые генные комплексы можно клонировать несколькими способами. Один из них – полимеразная цепная реакция (ПЦР), т.е. размножение нужного участка ДНК с помощью фермента полимеразы, что позволяет удваивать количество генных копий каждые несколько минут (см. также ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ). Клонированные таким образом гены можно затем ввести в организм животного (получив т.н. трансгенную особь), которое в результате приобретет способность синтезировать нужное вещество, например ценный фармацевтический продукт. Трансгенные животные служат также моделями для изучения ряда тяжелых болезней человека, в частности муковисцидоза.
Клонирование млекопитающих.
Выше уже приводились примеры разных типов клонирования в природе. Если любому зверю порезать кожу, клоны новых клеток быстро приходят на смену поврежденным. Однако клонирование целых высокоорганизованных организмов – процесс гораздо более сложный, чем заживление раны.
Зачем вообще клонировать животных? Во-первых, можно было бы воспроизводить ценные с той или иной точки зрения особи, например чемпионов пород крупного рогатого скота, овец, свиней, скаковых лошадей, собак и т.п. Во-вторых, превращение обычных животных в трансгенных сложно и дорого: клонирование позволило бы получать их копии. Проектируется производить трансгенных млекопитающих, способных синтезировать факторы свертывания человеческой крови и другие жизненно важные для нас продукты и выделять их в составе своего молока. Широкомасштабное развитие такой биотехнологии сэкономило бы огромные количества донорской крови, запасы которой ограничены и могли бы использоваться более эффективно.
Первые опыты.
Первый опыт клонирования земноводных датируется 1952. Впоследствии удалось клонировать также мышей, кроликов, овец, свиней, коров и обезьян. Все успешные эксперименты такого рода начинались с клеток эмбриона, изолируемых на ранних стадиях развития до начала их дифференцировки в т.н. зародышевые листки, дающие начало специализированным тканям и органам. Эти клетки (бластомеры) разделяют, пока их число в зародыше не превысило 32 или 64, и с помощью особых микрохирургических методов помещают по одной в ооциты (неоплодотворенные яйцеклетки), из которых предварительно удаляют ядро. У всех бластомеров одного эмбриона одинаковый набор генов, а ооциты служат для них как бы инкубатором. После соответствующей электрической и/или химической стимуляции и культивирования из этих клеток можно получить идентичные зародыши и перенести их (имплантировать) в матку готовых к зачатию самок того же вида. В конечном итоге такие «приемные матери» родят почти идентичных детенышей, однако вся процедура в целом остается с практической точки зрения крайне неэффективной. Вместо вынашивания всех эмбрионов из первого клона практикуют также их разделение на бластомеры и повторный цикл клонирования, получая в итоге гораздо большее количество пригодных для имплантации зародышей.
Клонирование взрослых млекопитающих.
По мере роста и развития животного соответствующие его гены «включаются» и «выключаются» в строго определенное время, что обеспечивает гармоничное формирование и функционирование всех частей сложного организма. У взрослой особи гены, регулирующие процессы в специализированных (дифференцированных) клетках, должны работать без сбоев, выполняя характерную именно для этой части тела программу: малейшее нарушение здесь чревато болезнью, а то и гибелью всей особи. Следовательно, если вырезать кусочек, скажем, уже сформировавшегося подбородка, нос из него не разовьется. Правда, клетки могут терять специализацию (дедифференцироваться), что наблюдается при возникновении раковых опухолей. Таким образом, клонирование животных из их взрослых клеток путем перепрограммирования последних на нормальное эмбриональное развитие представляет собой хотя и выполнимую теоретически, но крайне сложную задачу, которую многие специалисты считали неразрешимой.
В 1997 шотландский эмбриолог Ян Уилмат со своими сотрудниками сообщил об успешном клонировании ягненка из дифференцированной клетки молочной железы шестилетней овцы. Культивируя клетки этого типа на т.н. минимальной (содержащей лишь минимум необходимых для поддержания жизни веществ) питательной среде, не позволявшей им выполнять свои «взрослые» функции, удалось добиться их дедифференцировки до эмбрионального состояния. Затем такую клетку слили с энуклеированной (лишенной ядра) яйцеклеткой другой овцы и имплантировали начавший развитие эмбрион в матку третьей самки. В результате исходная клетка молочной железы повторила и самостоятельно отрегулировала все этапы, которые в норме проходит оплодотворенное яйцо, превращаясь во многие миллиарды специализированных клеток взрослого млекопитающего. Через некоторое время эти исследователи сообщили о клонировании овцы с введенным в нее человеческим геном, а специалисты из США заявили о создании клонов взрослых коров.
Важно подчеркнуть, что особи получаемых описанным способом клонов не достигают того уровня идентичности друг другу, который свойствен однояйцовым близнецам. Во-первых, развитие их происходит в разных ооцитах, каждый из которых сохраняет некоторое количество собственной ДНК в митохондриях (органеллах дыхания). Во-вторых, эмбрионы вынашиваются различными «приемными матерями», и, наконец, после рождения каждый детеныш попадает в условия среды, неизбежно являющиеся в той или иной степени уникальными.
Открывающиеся перспективы.
Работы Уилмата и других биологов служат основой для новых исследований, которые могли бы значительно расширить наши представления о функционировании генов в ходе нормального развития, а также при воздействии на них ряда лекарственных веществ и стрессовых факторов. Это позволило бы усовершенствовать медицинское обслуживание путем создания и применения новых недорогих инструментов ранней диагностики и лечения. Если бы таким путем удалось разработать методы генной терапии, т.е. «исправления» аномальных генов, ответственных за опасные для жизни врожденные нарушения, человечество смогло бы избавиться от некоторых наследственных заболеваний, серьезно снижающих трудоспособность и сокращающих жизнь людей.
О ценности клонирования для создания трансгенных и элитных животных уже говорилось. При его широком применении можно было бы накапливать в замороженном виде неограниченные количества эмбрионов и другого материала, сохраняя таким образом ныне существующую «зародышевую плазму» во всем ее разнообразии.